专利名称：电动车电池网络式换用的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明属于电动车服务和蓄电池充放电技术领域。具体涉及电动车电池网络式换用社会化服务的方法及设备。
背景技术：
电动车是一种无污染的很有发展前途的交通工具，然而目前的电动车车本身的电池容量小，跑不远，要跑远，中途必须多次充电，既费时又不方便，因而制约了其广泛应用和发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动车电池网络式换用的方法及设备，其方法简便易行，其设备结构简单合理、测量准确，用此方法及设备，电动车根据需要选择不同大小容量的电池，可长途行驶，不受电池电量限制，从而从根本解决了电动车电池容量不足这个电动车发展中的瓶颈问题。
本发明之一的主要技术方案是一种电动车电池网络式换用的方法，其特征在于a、在网络式电池更换站设有电池充电电量检测仪和网络计算机，它将各备用电池进行充电并进行电量检测，并将检测数据存到网络计算机中或换电证上；b、电动车的电池盒上设有电池电量检测仪；c、换电池时，将其旧电池从车上取下，读出即时电量数，从换电证上或输入联网计算机得知上次开始使用时的数与现时电量数据的比较，即两个数据之间的ΔWH。用户消费的电能即ΔWH＝WH1-WH2；若ΔWH大于一次充电的WH数，还可根据K充ΔWH算出用户自己充电的电费，予以剔除；其中W为功率，H为时间，K充为电费系数。
d、装上新电池，记下此时电池盒电量读数；上述更换站电池充电电量检测仪及电池盒电量检测仪检测方法为，通过计算机在线监测(电动车)蓄电池充电或放电的动态电流、电压和持续时间，然后根据电能WH＝U·A·ΔT公式，其U为电压，A为电流，ΔT可取1/N秒，N为自然数，其N根据要求精度和计算机运算速度等因素确定，然后根据微积分原理和实测的放电电流、电压计算WH，算出电池组充入或放出的电量。
为了快捷准确，上述方法中，检测时可取N大于10。
上述方法计算WH时，在一定精度的前提下，根据被测电流、电压变化的速度和计算机运算速度，取合适的N数值。一般在检测电动车的充电或放电并使用51系列单片机时，取N为100，即ΔT为0.01s。不管电池种类、新旧，有无充满电。
上述的网络计算机中设有电量消耗收费计算软件，软件程序为用户购买电量；计算机记入用户名与金额→用户领取带有电量计价的电池盒；计算机在用户名下记入电池盒号码→用户消费；电池盒上仪器走字→用户交回电池盒；网站记下户名与电池盒号，进而算出用户消费的电池折旧费和用户出的电费，并与折旧费统算→用户付费或刷卡。也可用人工计算，人工记卡，程序步骤同计算机。
上述的电池盒电量监测仪充、放电软件程序可为电压、电流采样转换→充/放电判断→计算电量WH值→充/放电判断→计算存储现有电量值和总放电量累加值→显示电压、电流、现有电量值和总放电量累加值。
用户可以根据里程需要随意使用不同种类电池、容量、新旧程度的电池，只要电池电压和外部体积一致即可根据需要随时在任何网点进行电池变换。
对某些种类电池，为计算更加准确，在计算瓦时时，可在公式前于乘以一个修正系数，以修正不同电池在不同充、放电电流时，计算出的电池的消耗电量和存储电量误差。
在放电电流的情况下修正系数KA计算方法为可根据某种电池在不同放电电流的情况下电压变化的曲线，以某一曲线的放电电流为常量，乘以一个相对不变的电压、并乘以放电时间ΔT，经累积(分)出此放电电流情况下一次放电共放出的电量，然后根据不同放电电流下放出的电量，与不同放电电流之比，据公式WH＝KAAHU/CA，求出修正系数KA，然后据公式WH＝KAAHU/CA求出用户消耗电量。其中CA为放电电流与电池容量之比。
上述电动车用户可事先购置用电卡，在网络式电池更换站设的刷卡机上进行刷卡付费，也可购电池卡或换电证，随用随计卡。
本发明在于用户可在本服务体系享受刷卡或办证的便利，用户可予买一定量的电量，并拿到相应的卡，凭此卡或凭本系统认可的银行卡到网内任一服务站卸下用过(带计价器)的电池，根据个人需要取走站上有电的、同样带计价器的电池，而站上只要根据电池的不同编号和数据联网，就可算出用户的消费并刷卡。
本发明之二监测仪(设备)的主要技术方案是一种上述的电动车电池网络式换用的方法所用的专用设备，其特征在于所述的网络式电池更换站和电动车电池盒上的电池电量检测仪电路结构具有取样电路、模数转换电路、单片机、存贮器电路和显示接口电路，所述取样电路的输出与模数转换电路的输入端相联，模数转换电路和存贮器的数据线与单片机的数据线相联，显示接口电路与单片机的数据线相联；模数转换器为1543芯片，存贮器为X5045(或X25045)E2PROM芯片，显示接口电路通过74LS164移位寄存器与四位数码管相联，构成动态显示电路；单片机为89C2051芯片；输入的电压、电流信号经运TLE2022后，传送到A/D转换器1543的输入端，A/D将电压、电流信号转换成数字信号通过数据线送给单片机89C2051，单片机将收到的电压、电流转换值处理、计算出电量WH值，并通过判断SW1开关状态以确定充放电状态，决定WH累计值的加减，从而得出现有电量值；如是放电，则总放电量值亦加；然后，单片机通过数据线将处理后电量值存贮到存贮器X5045，亦可将已存的数据读出处理后通过显示接口电路输出，在数码管显示屏上显示出来；显示接口电路是通过单片机的串行输出线把数据送到移位寄存器74LS164，通过四位选通线与四位数码管选通脚相联，实现数据的动态显示。
为了省去专门的A/D芯片，减少硬件配置，降低成本，同时缩小仪器体积，更方便的放入电动车电池盒内，上述的单片机可为自带A/D类的HT46R型单片机。
本发明的优点是其方法简便易行，其设备结构简单合理、测量准确，用此方法及设备，电动车可长途行驶，电动车可一日之内行驶千公里之上，不受电池电量限制，从而根本解决电动车电池容量不足这个电动车发展中的瓶颈问题。随着电池盒的周转，分户计算各用户的费用，而用户可以随意使用不同种类(如铅酸、金属氧化物电池、锂电池等等)、容量、新旧程度的电池，只要电池电压和外部体积一致即可根据需要随时在任何网点进行电池变换和购电池卡或证。
以下结合实施例作详述，但不作为对本发明的限定。
图1为本发明充放电电量检测仪实施例1的电路结构方框图。
图2为本发明充放电电量检测仪实施例2的电路结构方框图。
图3为图1的电原理图。
图4为图2的电原理图。
图5为本发明方法电池盒电量监测仪充、放电软件程序流程图。
具体实施例方式
参见图1，取样电路采集被测电池(电池组)两端电压和其回路中的电流，经运放后到模数转换成数字信号送给单片机，单片机对收到的数字信号进行加工处理后分两路输出，一路将处理的结果输出到存贮器存贮，另一路输出到显示接口电路，对单片机所输出的信息进行数字显示。
参见图2，为改进型设计，利用自带A/D类的HT46R型单片机，省去专门的A/D芯片，减少硬件配置，降低成本，同时缩小仪器体积，更方便的放入电动车电池盒内。
参见图3、图4，输入的电压、电流信号经运放TLE2022后，传送到A/D转换器1543的输入端，A/D将电压、电流信号转换成数字信号通过数据线送给单片机89C2051。单片机将收到的电压、电流转换值处理、计算出电量WH值，并通过判断SW1开关状态以确定充放电状态，从而决定WH累计值的加减(充电加，放电减)，从而得出现有电量值；如是放电，则总放电量值亦加。然后，单片机通过数据线将处理后电量值存贮到存贮器X5045，亦可将已存的数据读出处理后通过显示接口电路输出，在数码管显示屏上显示出来。显示接口电路是通过单片机的串行输出线把数据送到移位寄存器74LS164，通过四位选通线与四位数码管选通脚相联，实现数据的动态显示，减少硬件且节能。图中，R为电阻，Q为三极管，D为二极管，C为电容，U为电压，后面数字为件序号；RESPACK3为排阻，Z为电压基准源，U1单片机，U2为A/D转换器，U3为存贮器，U4为运算放大器，U9为移位寄存器，Vcc为供电电源，X1为振荡器，E9为显示器，Q0-7为接脚，BAT为蓄电池。
参见图5，计算机软件的程序为电压、电流采样转换→充/放电判断→计算电量WH值→充/放电判断→计算存储现有电量值和总放电量累加值→显示电压、电流、现有电量值和总放电量累加值→结束。
服务方法及步骤如下1、在某一区域(如一个城市市区)按居民居住情况设置一定密度的服务网点，各网点备有装配有电量监测仪的一定品种数量的电池盒，全部网点实行统一标准的服务方法或设备。
2、用户购买新车(带一个电池服务卡)或另买电池服务卡，同时网站为用户配备标准的带电量监测的电池盒，盒上有电池当时所具备(充入)的准确的电能显不。
3、在电动车用户经过任何电动车电池服务站时，若认为需换电池以增加电量储备，可用一分钟左右时间实现两电池组的更换或加电池组，同时通过电池盒上高精确度的电量监测仪表和联网通讯，通过一套计算方法，实现科学收费刷卡。
4、从用户回收的电池，经检测认为可用或经必要的修复后，使用专门的充电器补充电量，再作为用户运转电池。
权利要求
1.一种电动车电池网络式换用的方法，其特征在于a、在网络式电池更换站设有电池充电电量检测仪和网络计算机，它将各备用电池进行充电并进行电量检测，并将检测数据存到网络计算机中或换电证上；b、电动车的电池盒上设有电池电量检测仪；c、换电池时，将其旧电池上从车上取下，读出即时电量数，从换电证上或输入联网计算机得知上次开始使用时的数与现时电量数据的比较，即两个数据之间的ΔWH。用户消费的电能即ΔWH＝WH1-WH2；若ΔWH大于一次充电的WH数，还可根据K充ΔWH算出用户自己充电的电费，予以剔除；d、装上新电池，记下此时电池盒电量读数；上述更换站电池充电电量检测仪电池盒电量检测仪检测方法为，通过计算机在线监测电动车电池充电或放电的动态电流、电压和持续时间，然后根据电能WH＝U·A·ΔT公式，其ΔT可取1/N秒，N为自然数，其N根据被测电流、电压变化速度和计算机运算速度而定，然后根据微积分原理和放电电流、电压计算WH，算出电池组充入或放出的电量。
2.根据权利要求1所述的电动车电池网络式换用的方法，其特征在于检测时取N大于10。
3.根据权利要求1所述的电动车电池网络式换用的方法，其特征在于电动车电池检测、单片机使用51系列式，取N为100量级，即ΔT为0.01秒。
4.根据权利要求1所述的电动车电池网络式换用的方法，其特征在于网络计算机中设有电量消耗收费计算软件，软件程序为用户购买电量；计算机记入用户名与金额→用户领取带有电量计价的电池盒；计算机在用户名下记入电池盒号码→用户消费；电池盒上仪器走字——用户交回电池盒；网站记下户名与电池盒号，进而算出用户消费的电池折旧费和用户出的电费，并与折旧费统算→用户付费或刷卡。
5.根据权利要求1所述的电动车电池网络式换用的方法，其特征在于电池盒电量监测仪充、放电软件程序为电压、电流采样转换→充/放电判断→计算电量WH值→充/放电判断→计算存储现有电量值和总放电量累加值→显示电压、电流、现有电量值和总放电量累加值。
6.根据权利要求1所述的电动车电池网络式换用的方法，其特征在于用户随意使用不同种类电池、容量、新旧程度的电池，只要电池电压和外部体积一致即可根据需要随时在任何网点进行电池变换。
7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的电动车电池网络式换用的方法，其特征在于计算电量瓦时时，在公式前于乘以一个修正系数，以修正不同电池在不同充、放电电流时，计算出的电池的消耗电量和存储电量误差。
8.根据权利要求7所述的电动车电池网络式换用的方法，其特征在于放电电流较大的情况下修正系数计算方法为根据某种电池在不同放电电流的情况下电压变化的曲线，乘以放电时间NΔT，积分出不同放电电流情况下一次放电放出的电量，然后根据不同放电电流下放出的电量之比，与不同放电电流之比，据公式WH＝KAAHV/CA，求出修正系数KA，然后据公式WH＝KAAHV/CA求出用户消耗电量。
9.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的电动车电池网络式换用的方法所用的专用设备，其特征在于所述的网络式电池更换站和电动车电池盒上的电池电量检测仪电路结构具有取样电路、模数转换电路、单片机、存贮器电路和显示接口电路，所述取样电路的输出与模数转换电路的输入端相联，模数转换电路和存贮器的数据线与单片机的数据线相联，显示接口电路与单片机的数据线相联；模数转换器为1543芯片，存贮器为X5045E2PROM芯片，显示接口电路通过74LS164移位寄存器与四位数码管相联，构成动态显示电路；单片机为89C2051芯片；输入的电压、电流信号经运放TLE2022后，传送到A/D转换器1543的输入端，A/D将电压、电流信号转换成数字信号通过数据线送给单片机89C2051，单片机将收到的电压、电流转换值处理、计算出电量WH值，并通过判断SW1开关状态以确定充放电状态，决定WH累计值的加减，从而得出现有电量值；如是放电，则总放电量值亦加；然后，单片机通过数据线将处理后电量值存贮到存贮器X5045，亦可将已存的数据读出处理后通过显示接口电路输出，在数码管显示屏上显示出来；显示接口电路是通过单片机的串行输出线把数据送到移位寄存器74LS164，通过四位选通线与四位数码管选通脚相联，实现数据的动态显示。
10.根据权利要求9所述的电动车电池网络式换用的方法所用的专用设备，其特征在于所述的电池电量检测仪电路中单片机可为自带A/D类的HT46R型单片机。
全文摘要
本发明涉及一种电动车电池网络式换用的方法及设备，属于电动车技术领域。在网络式电池更换站设有电池充电电量检测仪和网络计算机，它将各备用电池进行充电并进行电量检测，并将检测数据存储到网络计算机中；电动车的电池盒上设有电池电量检测仪；站上根据电动车的电池盒上的电池电量消耗检测数据、电池编号和联网数据，算出用户的电量消耗及收费；电池放电电量消耗检测仪是通过充电或放电的动态电流、电压和持续时间，然后根据公式计算。其方法简便易行，其设备结构简单合理、测量准确，用此方法及设备，电动车可一日之内行驶千公里之上，从而根本解决电动车电池容量不足这个电动车发展中的瓶颈问题。
文档编号G01R31/36GK1734827SQ20051008430
公开日2006年2月15日 申请日期2005年7月18日 优先权日2005年7月18日
发明者刘浏沐, 刘培生 申请人:刘浏沐, 刘培生